Les canonades d'acer són tubs llargs i buits que s'utilitzen per a una varietat de finalitats. Es produeixen mitjançant dos mètodes diferents que donen com a resultat una canonada soldada o sense soldadura. En ambdós mètodes, l'acer cru es fon primer en una forma inicial més manejable. A continuació, es converteix en una canonada estirant l'acer en un tub sense soldadura o forçant les vores juntes i segellant-les amb una soldadura. Els primers mètodes per produir canonades d'acer es van introduir a principis del segle XIX i han evolucionat constantment fins als processos moderns que fem servir avui dia. Cada any es produeixen milions de tones de canonades d'acer. La seva versatilitat les converteix en el producte més utilitzat produït per la indústria siderúrgica.
Història
La gent ha utilitzat canonades durant milers d'anys. Potser el primer ús va ser per part d'antics agricultors que desviaven l'aigua dels rierols i rius cap als seus camps. L'evidència arqueològica suggereix que els xinesos utilitzaven canonades de canya per transportar aigua als llocs desitjats ja l'any 2000 aC. S'han descobert tubs d'argila que van ser utilitzats per altres civilitzacions antigues. Durant el segle I dC, es van construir les primeres canonades de plom a Europa. Als països tropicals, es van utilitzar tubs de bambú per transportar aigua. Els americans colonials utilitzaven la fusta per a un propòsit similar. El 1652, es va construir la primera obra hidràulica a Boston utilitzant troncs buits.
Els tubs soldats es formen enrotllant tires d'acer a través d'una sèrie de rodets acanalats que modelen el material en una forma circular. A continuació, el tub sense soldar passa per uns elèctrodes de soldadura. Aquests dispositius segellen els dos extrems del tub.
Ja el 1840, els treballadors del ferro ja podien produir tubs sense soldadura. En un mètode, es perforava un forat a través d'un lingot rodó de metall sòlid. A continuació, s'escalfava el lingot i s'estirava a través d'una sèrie de matrius que l'allargaven per formar una canonada. Aquest mètode era ineficient perquè era difícil perforar el forat al centre. Això resultava en una canonada desigual amb un costat més gruixut que l'altre. El 1888, es va patentar un mètode millorat. En aquest procés, el lingot sòlid es colava al voltant d'un nucli de maó ignífug. Quan es refredava, es retirava el maó deixant un forat al mig. Des de llavors, noves tècniques de corró han substituït aquests mètodes.
Disseny
Hi ha dos tipus de tubs d'acer, un és sense soldadura i l'altre té una sola costura soldada al llarg de la seva longitud. Tots dos tenen usos diferents. Els tubs sense soldadura solen ser més lleugers i tenen parets més primes. S'utilitzen per a bicicletes i per al transport de líquids. Els tubs amb soldadura són més pesats i més rígids. Tenen una millor consistència i solen ser més rectes. S'utilitzen per a coses com el transport de gas, conductes elèctrics i fontaneria. Normalment, s'utilitzen en casos en què el tub no està sotmès a un alt grau de tensió.
Matèries primeres
La principal matèria primera en la producció de canonades és l'acer. L'acer està compost principalment de ferro. Altres metalls que poden ser presents a l'aliatge inclouen l'alumini, el manganès, el titani, el tungstè, el vanadi i el zirconi. De vegades s'utilitzen alguns materials d'acabat durant la producció. Per exemple, la pintura pot ser.
Els tubs sense soldadura es fabriquen mitjançant un procés que escalfa i modela un lingot sòlid en una forma cilíndrica i després l'enrotlla fins que s'estira i es buida. Com que el centre buit té una forma irregular, s'empeny una punta perforadora en forma de bala pel mig del lingot mentre es lamina. Els tubs sense soldadura es fabriquen mitjançant un procés que escalfa i modela un lingot sòlid en una forma cilíndrica i després l'enrotlla fins que s'estira i es buida. Com que el centre buit té una forma irregular, s'empeny una punta perforadora en forma de bala pel mig del lingot mentre es lamina. S'utilitza si el tub està recobert. Normalment, s'aplica una lleugera quantitat d'oli als tubs d'acer al final de la línia de producció. Això ajuda a protegir el tub. Tot i que en realitat no forma part del producte acabat, l'àcid sulfúric s'utilitza en un pas de fabricació per netejar el tub.
El procés de fabricació
Les canonades d'acer es fabriquen mitjançant dos processos diferents. El mètode de producció general per a tots dos processos implica tres passos. Primer, l'acer cru es converteix en una forma més manejable. A continuació, la canonada es forma en una línia de producció contínua o semicontínua. Finalment, la canonada es talla i es modifica per satisfer les necessitats del client. Alguns fabricants de canonades d'acer utilitzaran...màquina de tall làser de tubsa tallar o buidar prèviament el tub per augmentar la competitivitat dels tubs
Els tubs sense soldadura es fabriquen mitjançant un procés que escalfa i modela un lingot sòlid en una forma cilíndrica i després el roda fins que s'estira i es buida. Com que el centre buit té una forma irregular, una punta perforadora en forma de bala s'empeny pel mig del lingot mentre es roda.
producció de lingots
1. L'acer fos es fabrica fonent mineral de ferro i coc (una substància rica en carboni que es produeix quan el carbó s'escalfa en absència d'aire) en un forn, i després eliminant la major part del carboni mitjançant l'injecció d'oxigen al líquid. L'acer fos s'aboca en grans motlles de ferro de paret gruixuda, on es refreda en lingots.
2. Per tal de formar productes plans com ara plaques i làmines, o productes llargs com ara barres i varetes, els lingots es formen entre grans rodets sota una pressió enorme. Produint flors i lloses
3. Per produir una floridura, el lingot es passa a través d'un parell de rodets d'acer acanalats que s'apilen. Aquests tipus de rodets s'anomenen "molins de dues altures". En alguns casos, s'utilitzen tres rodets. Els rodets estan muntats de manera que les seves ranures coincideixin i es mouen en direccions oposades. Aquesta acció fa que l'acer es comprimeixi i s'estiri en peces més primes i llargues. Quan l'operador humà inverteix els rodets, l'acer s'estira cap enrere, fent-lo més prim i llarg. Aquest procés es repeteix fins que l'acer aconsegueix la forma desitjada. Durant aquest procés, unes màquines anomenades manipuladors giren l'acer perquè cada costat es processi uniformement.
4. Els lingots també es poden laminar en lloses en un procés similar al procés de fabricació de blooms. L'acer es passa a través d'un parell de rodets apilats que l'estiren. Tanmateix, també hi ha rodets muntats al lateral per controlar l'amplada de les lloses. Quan l'acer adquireix la forma desitjada, es tallen els extrems desiguals i les lloses o blooms es tallen en trossos més curts. Processament posterior
5. Els bloms normalment es processen més abans de convertir-los en canonades. Els bloms es converteixen en lingots passant-los per més dispositius de rodament que els fan més llargs i estrets. Els lingots es tallen mitjançant dispositius coneguts com a tisores voladores. Es tracta d'un parell de tisores sincronitzades que corren juntament amb el lingot en moviment i el tallen. Això permet talls eficients sense aturar el procés de fabricació. Aquests lingots s'apilen i finalment es convertiran en canonades sense soldadura.
6. Les lloses també es tornen a treballar. Per fer-les mal·leables, primer s'escalfen a 1.204 °C (2.200 °F). Això fa que es formi una capa d'òxid a la superfície de la llosa. Aquesta capa es trenca amb un trencador de calç i ruixat d'aigua a alta pressió. A continuació, les lloses es passen per una sèrie de corrons en un molí calent i es converteixen en tires primes i estretes d'acer anomenades skelp. Aquest molí pot tenir una llargada de fins a mitja milla. A mesura que les lloses passen pels corrons, es tornen més primes i llargues. En el transcurs d'uns tres minuts, una sola llosa es pot convertir d'una peça d'acer de 15,2 cm de gruix a una cinta d'acer fina que pot tenir un quart de milla de llarg.
7. Després d'estirar-lo, l'acer es decapa. Aquest procés consisteix a passar-lo per una sèrie de tancs que contenen àcid sulfúric per netejar el metall. Per acabar, s'esbandeix amb aigua freda i calenta, s'asseca i després s'enrotlla en grans bobines i s'envasa per al seu transport a una planta de fabricació de canonades. Fabricació de canonades
8. Tant el ferro com els tolls s'utilitzen per fabricar canonades. El ferro es converteix en canonades soldades. Primer es col·loquen en una màquina desenrotlladora. A mesura que es desenrotlla la bobina d'acer, s'escalfa. A continuació, l'acer es passa a través d'una sèrie de rodets acanalats. A mesura que passa, els rodets fan que les vores del ferro s'enrotllin. Això forma una canonada sense soldar.
9. L'acer passa a continuació per uns elèctrodes de soldadura. Aquests dispositius segellen els dos extrems del tub. La costura soldada es passa a través d'un corró d'alta pressió que ajuda a crear una soldadura ajustada. El tub es talla a la longitud desitjada i s'apila per al seu processament posterior. El tub d'acer soldat és un procés continu i, depenent de la mida del tub, es pot fabricar a una velocitat de fins a 335,3 m per minut.
10. Quan es necessiten tubs sense soldadura, s'utilitzen lingots quadrats per a la producció. S'escalfen i es modelen per formar una forma de cilindre, també anomenada rodona. A continuació, la rodona es posa en un forn on s'escalfa fins a la seva màxima incandescència. La rodona escalfada es lamina amb gran pressió. Aquest laminat a alta pressió fa que el lingot s'estiri i es formi un forat al centre. Com que aquest forat té una forma irregular, es fa passar una punta perforadora en forma de bala pel mig del lingot mentre es lamina. Després de la fase de perforació, el tub encara pot tenir un gruix i una forma irregulars. Per corregir-ho, es passa per una altra sèrie de laminadors. Processament final
11. Després de fabricar qualsevol tipus de canonada, es poden passar per una màquina redreçadora. També se'ls poden equipar amb unions per connectar dues o més peces de canonada. El tipus d'unió més comú per a canonades amb diàmetres més petits és la rosca: ranures estretes que es tallen a l'extrem de la canonada. Les canonades també es passen per una màquina de mesurar. Aquesta informació, juntament amb altres dades de control de qualitat, s'està gravant automàticament a la canonada. A continuació, la canonada es ruixa amb una lleugera capa d'oli protector. La majoria de les canonades es tracten normalment per evitar que s'oxidin. Això es fa galvanitzant-les o donant-los una capa de zinc. Depenent de l'ús de la canonada, es poden utilitzar altres pintures o recobriments.
Control de qualitat
Es prenen diverses mesures per garantir que el tub d'acer acabat compleixi les especificacions. Per exemple, s'utilitzen mesuradors de raigs X per regular el gruix de l'acer. Els mesuradors funcionen mitjançant dos raigs X. Un raig es dirigeix a un acer de gruix conegut. L'altre es dirigeix a l'acer que passa per la línia de producció. Si hi ha alguna variació entre els dos raigs, el mesurador activarà automàticament un redimensionament dels rodets per compensar.
Les canonades també s'inspeccionen per detectar defectes al final del procés. Un mètode per provar una canonada és mitjançant una màquina especial. Aquesta màquina omple la canonada amb aigua i després augmenta la pressió per veure si aguanta. Les canonades defectuoses es retornen com a ferralla.